Wie CNC-Bearbeitung Innovationen in der Robotikbranche vorantreibt

Heute arbeiten Roboter scheinbar überall: in Filmen, Flughäfen, Lebensmittelproduktion, sogar in Fabriken, die andere Roboter bauen. Roboter haben vielfältige Funktionen, und da ihre Fertigung einfacher und günstiger wird, nehmen sie in der Industrie stetig zu. Mit wachsender Nachfrage müssen Roboterhersteller Schritt halten. Eine grundlegende Fertigungsmethode für Roboterteile ist die CNC-Bearbeitung.

Durch vielfältige Funktionen haben sich verschiedene Roboterarten entwickelt. Haupttypen:

• Gelenkarmroboter (Articulated): Ein Arm mit vielen Gelenken.
• SCARA-Roboter: Bewegen Objekte zwischen zwei parallelen Ebenen. Hohe vertikale Steifigkeit, da Bewegung horizontal erfolgt.
• Delta-Roboter: Gelenke am Boden – leichte Arme, schnelle Bewegung.
• Portal-/Cartesian-Roboter: Lineare Aktuatoren mit 90°-Bewegung zueinander.

Jeder Typ hat unterschiedliche Struktur und Anwendung, aber meist fünf Hauptkomponenten.

Roboterarm

Roboterarme variieren stark in Form und Funktion, nutzen aber viele verschiedene Komponenten. Gemeinsamkeit: Sie bewegen oder manipulieren Objekte – anders als menschliche Arme! Bauteile sind nach menschlichen Gelenken benannt: Schulter, Ellbogen, Handgelenk drehen und steuern die Bewegung dazwischen.

Strukturbauteile müssen hart und stark sein, um Lasten zu heben oder Kraft auszuüben. Materialien (Stahl, Aluminium, bestimmte Kunststoffe) erfüllen dies – CNC-Bearbeitung ist ideal. Kleinere Teile wie Zahnräder, Lager in Gelenken oder Gehäuse um Arme herum können ebenfalls CNC-gefertigt werden.

Endeffektor (End Effector)

Zubehör am Ende des Roboterarms. Ermöglicht Anpassung der Roboterfunktion für verschiedene Aufgaben ohne komplett neuen Bau. Greifer, Saugnäpfe, Vakuum. Meist enthalten metallische Teile (oft Aluminium) aus CNC-Bearbeitung. Ein Bauteil fest am Armende, das eigentliche Greifwerkzeug (oder Array) koppelt daran – so steuerbar vom Arm. Zwei-Komponenten-Anordnung erleichtert Wechsel verschiedener Endeffektoren für unterschiedliche Anwendungen. Untere Scheibe wird an Armflansch geschraubt, Schlauch für Saugnapf an Druckluftversorgung des Roboters angeschlossen. Ober- und Unterteil sind CNC-gefertigte Teile.

Der Endeffektor umfasst viele CNC-Bearbeitungsteile.

Motor

Jeder Roboter braucht Motoren für Arm- und Gelenkbewegung. Der Motor selbst hat viele bewegte Teile, oft CNC-gefertigt: Gehäuse für Stromversorgung, Befestigungsflansch für Armanschluss. Lager und Wellen meist CNC-gefertigt. Welle auf Drehmaschine (Durchmesser reduzieren) oder Fräsmaschine (Nuten, Passfedernuten). Zahnräder zur Bewegungsübertragung an Gelenke/andere Teile via Fräsen, Erodieren oder Wälzfräsen.

Servomotoren treiben Roboterbewegungen an.

Steuerung (Controller)

Das „Gehirn“ des Roboters. Steuert präzise Bewegungen. Als Computer erhält es Sensoreingaben und modifiziert das Ausgabeprogramm. Benötigt Leiterplatte (PCB) für Elektronik. Vor Bestückung kann PCB per CNC auf benötigte Größe und Form gebracht werden.

Sensoren

Empfangen Umgebungsinformationen, geben sie an die Steuerung zurück. Benötigen ebenfalls PCB (CNC-bearbeitbar). Manchmal in CNC-gefertigten Gehäusen verbaut.

Spezialvorrichtungen und Fixierungen

Obwohl nicht Teil des Roboters selbst, erfordern die meisten Roboteroperationen kundenspezifische Vorrichtungen. Beim Bearbeiten eines Teils fixiert eine Vorrichtung dieses. Zum präzisen Positionieren bei Pick-and-Place. Da meist Einzelanfertigungen, ist CNC ideal: kurze Lieferzeit, einfache Fertigung aus Vollmaterial (meist Aluminium).